4.2基因表达与性状的关系课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第四章基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系 圆粒豌豆 皱粒豌豆 一、基因表达产物与性状的关系 实例1： 豌豆的圆粒与皱粒 淀粉含量高， 能有效保留水分，饱满。 淀粉含量低， 不能有效保留水分， 失水皱缩。 基因和性状到底有什么关系？ 实例2： 图1 白化病患者 一、基因表达产物与性状的关系 人的白化症状是由编码酪氨酸的基因异常引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变为黑色素。 一、基因表达产物与性状的关系 淀粉分支酶 淀粉 酪氨酸酶 酪氨酸不能转变为黑色素 基因 酶 细胞代谢过程 性状 实质： 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状。 是不是所有性状都是由基因间接控制？ 实例3：囊性纤维化（2MIN） 一、基因表达产物与性状的关系 CFTR蛋白异常（缺少苯丙氨酸） CFTR转运氯离子的功能异常 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 编码CFTR的基因缺失3个碱基 囊性纤维化由于编码CFTR的基因缺失3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少了苯丙氨酸，其空间结构发生变化，转运氯离子功能异常，导致患者支气管被异常的粘液堵塞，细菌在肺部大量生长繁殖，肺功能严重受损 基因 蛋白质结构 功能 性状 一、基因表达产物与性状的关系 CFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸 CFTR转运氯离子的功能异常 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 编码CFTR的基因缺失3个碱基 实质： 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 小结 酶的合成 代谢过程 蛋白质结构 蛋白质功能 选择性表达 一般情况下，同一个体中不同类型的细胞 基因相同吗？ 那为何很多体细胞的形态和功能却不同呢？ 细胞分化 基因相同 什么是细胞分化？ 个体发育中，由一个或多个细胞增殖产生后代， 在形态结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。 细胞分化有什么特点？ 持久性、普遍性、不可逆性 基因与细胞分化又有怎么的关系？ 3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其 中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、 胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA 输卵管细胞 + + + + － － 红细胞 + + + － + － 胰岛细胞 + + + － － + 说明：“+”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子 说明，细胞中并不是所有的基因都能表达，基因的表达具有选择性。 细胞分化的本质就是基因选择性表达。 奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因等 管家基因：在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等 Lcyc基因 正常 植株A 开花时表达 Lcyc基因 高度甲基化 植株B 开花时不表达 × （杂交） F1 （自交） F2 绝大部分植株的花与植株A相似 少部分植株的花与植株B相似 资料1：柳穿鱼的花 资料2：实验小鼠的毛色 某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制， Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为 黑色体毛； 纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色： 介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 研究表明，在Avy基因的前端（或称上游）有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可_________________的位点，当这些位点___________时， Avy基因_________，小鼠表现为黄色；当这些位点_______后， Avy基因的表达就_________； 这段序列的甲基化程度越高， Avy基因的表达受到的抑制越_____，小鼠体毛的颜色就越____； 发生DNA甲基化修饰 没有甲基化 正常表达 甲基化 受到抑制 深 明显 3.资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？ 基因的碱基序列_________， 但是部分碱基发生了____________， ______了基因的表达，进而对表型 产生了影响； 这种DNA甲基化修饰还可________，使后代出现同样的表型。 没有变化 甲基化修饰 抑制 遗传给后代 三、表观遗传 1.概念： 生物体基因的碱基序列________，但________和_____发生__________的现象。 保持不变 基因表达 表型 可遗传变化 2.常见的调控机制： DNA甲基化修饰 除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达； 4.特点： （1）DNA碱基序列不变； （2）可遗传给后代； 3.发生时期： 普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中； 三、表观遗传 1.基因决定生物性状 ①一个基因 一种性状 控制 ②一个基因 多种性状 控制 ③多个基因 一种性状 控制 水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。 人的身高是由多个基因决定的，每个基因对身高都有一定的作用。 基因与性状并不是简单的一一对应的关系 四、基因与性状的关系 5.实例 （1）柳穿鱼花形遗传 （2）某种小鼠毛色遗传 （3）同卵双胞胎生长发育过程中所具有的差异 （4）蜂王和工蜂的差异 与生活的联系： 吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响，还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高； 但是若这些不良习惯被消除，这些表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失。 三、表观遗传 后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。 2.生物性状还会受到环境等条件的影响 四、基因与性状的关系 性状是基因和环境共同作用的结果 3.基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间借助复杂的相互作用，形成一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 四、基因与性状的关系 DNA的多样性 蛋白质的多样性 生物性状的多样性 决定 导致 根本原因 直接原因 （物质基础） 表现形式 $$